Распиновка micro-USB и цветовая схема распайки коннектора. Распиновка USB разъемов для зарядки телефонов

Все ли micro-USB кабели одинаковые? Почему цены могут отличаться в несколько раз? Какой кабель лучше купить? Я попробую ответить на эти вопросы практическими примерами и экспериментами. Добро пожаловать в шапито!

Эта статья посвящена обычным потребителям, которые знакомы с физикой в рамках школьной программы. Но результаты тестов могут быть интересны и продвинутым пользователям.

Если у вас есть устройство от Apple, и вы думаете, что это вас не касается, и шапито не для вас, то вы очень сильно ошибаетесь. В конце вы прочтёте почему.

Скорость передачи данных по micro-USB кабелю в большинстве случаев нареканий не вызывает. А вот с зарядкой устройств ситуация немного сложнее.

Давайте сначала ознакомимся на пальцах, как устроен процесс зарядки мобильных устройств.

Есть зарядное устройство, которое может выдавать ток с определённым напряжением и определённой силой. Обычно это USB-зарядка, которая выдаёт ток с напряжением 5 В (есть ещё технологии быстрой зарядки с увеличенным напряжением, но их мы затрагивать не будем). Сила тока (иногда указывают просто мощность зарядки) может быть разной для каждого ЗУ. Например, с одним устройством в комплекте будет ЗУ с максимальной силой тока 1 А, а с другим 2,5 А. Естественно, если устройство не может потреблять ток силой больше 1 А, то какую бы вы зарядку не подключили - 1 А или 100 А, разницы не будет.

Есть мобильное устройство: смартфон, планшет, часы и пр., которые нужно зарядить. В мобильном устройстве есть батарея и контроллер заряда. Контроллер заряда регулирует, используя свои алгоритмы, силу потребляемого тока.

ЗУ и мобильное устройство соединяются между собой кабелем. В нашем случае micro-USB. На рынке присутствует огромное количество предложений. Тысячи моделей от известных и неизвестных брендов. Кабели можно купить в ларьке около дома, в салоне связи, в крупном торговом центре, в Интернете, просто везде. С кабелями возникает странная ситуация. С одним кабелем устройство заряжается быстрее, чем с другим, при равных условиях. В некоторых случаях различия могут быть в несколько раз. В основном дело в сопротивление линий питания кабеля.

Чтобы стало понятнее, сразу приступим к практическому тесту.

Нашими инструментами будут:

• Резистор с сопротивлением 2,5 Ом (5 В, 2 А)
• USB тестер Keweisi
• Переходник micro-USB (мама) - USB A (мама)
• Батарейный блок Xiaomi 5000 мА·ч и смартфон Samsung Galaxy S5, которые позаимствовал у жены
• Зарядное устройство Tronsmart TS-UC5PC. Хочу отдельно отметить это устройство. На профильных сайтах есть разборки этого устройства. Это просто потрясающее ЗУ. Я его купил пару месяцев назад по акции со скидкой, заменил своё отличное ЗУ ORICO (у них тоже великолепные ЗУ), т.к. мне понадобился порт с поддержкой Quick Charge 2.0. TS-UC5PC имеет 5 независимых каналов. 4 из которых с технологией VoltIQ (на самом деле это просто «умная обвязка» контактов Data для активации быстрой зарядки любых устройств с такой поддержкой, в том числе Apple, ряда Samsung и пр.), а 1 с поддержкой Qualcomm Quick Charge 2.0. Этот порт способен выдавать напряжение 5 В, 9 В и 12 В. ЗУ легко выдерживает нагрузку 2 А одновременно на всех 5 портах, это я проверял лично резисторами, с очень незначительной просадкой напряжения. По спецификации устройство выдерживает 2,4 А на каждый канал.

Тестировать будем в два этапа. Первый этап - проверим падение мощности на конце кабеля с помощью резистора. Второй этап - проверим силу тока, который будет потреблять смартфон Samsung Galaxy S5 и батарейный блок Xiaomi при зарядке.

Наши артисты:

Кабель LG , 120 см - будем обозначать его LG1. Идёт в комплекте со многими одноимёнными устройствами и продаётся отдельно. Имеет маркировку на кабеле 20 AWG для линий питания. Толстый и очень тугой. Стоит от 2$ до 3$ на eBay и , у нас в оффлайн встречал и за 300, и за 500 рублей.

Кабель Tronsmart , 180 см - будем обозначать его TR1. Идёт в комплекте с некоторыми одноимёнными ЗУ, также, продаётся отдельно в упаковках по несколько штук. Толстый и очень тугой. Стоит около 2$ (в пересчёте на один кабель) на Aliexpress и подобных площадках.

Кабель Sony EC803 , 100 см - будем обозначать его SO1. Идёт в комплекте с некоторыми одноимёнными устройствами и продаётся отдельно. Средняя толщина, тугой. Стоит около 2$.

Кабель Sony EC801 , 100 см - будем обозначать его SO2. Идёт в комплекте с некоторыми одноимёнными устройствами и продаётся отдельно. Средняя толщина, тугой. Стоит около 2$.

Кабель Sony EC450 , 100 см - будем обозначать его SO3. Шёл когда-то в комплекте с некоторыми одноимёнными устройствами. Толстый и тугой, с ферритовыми кольцами. Встречается в продаже редко.

Кабель от батарейного блока Xiaomi , 22 см - будем обозначать его XI1. Идёт в комплекте с батарейными блоками. Плоский, гибкий. Внешний вид не очень впечатляет, т.к. ему уже полтора года.

Кабель noname - будем называть его QC1, 200 см. Именно такой кабель продаётся только у одного продавца (он же ). Возможно, им и производится. Контакты Data уже замкнуты, кабель предназначен только для зарядки. Средняя толщина, гибкий. Это универсальный кабель для активации быстрой зарядки (если она поддерживается устройством) на любых ЗУ. У этого же продавца есть аналогичные кабель на 3 и 5 метров, как micro-USB, так и Lightning (для устройств Apple). Цены выше среднего.

Кабель noname - будем называть его QC2, 65-180 см, «пружинка». Продавец и производитель тот же, что и у предыдущего кабеля. Контакты Data уже замкнуты, кабель предназначен только для зарядки. Средняя толщина, гибкий.

Кабель ASUS - будем называть его AS1, 100 см. Идёт в комплекте с некоторыми устройствами ASUS (в конкретном случае Nexus 7 2013), продаётся отдельно. Средняя толщина, гибкий.

Кабель noname - будем называть его QC3, 40 см. Продаются в магазине Fasttech. Есть маркировка 18 AWG на кабеле. Средняя толщина. Контакты Data уже замкнуты, кабель предназначен только для зарядки. Стоит неприлично дёшево - около 1$.

А теперь чистокровные приблуды (или кабели из подвалов дядюшки Ляо). Их просто сотни разных видов. Продаются они везде, и онлайн, и оффлайн. И даже в магазинах авторитетных ритейлеров их можно найти. Часто стоят очень дешево. Для теста возьму 8 разных штук. У меня дома есть коробка, где лежит штук 50 разных micro-USB кабелей, которые я заказывал в разное время (забегая вперед, эта коробка с «мусорными» по тестам кабелями). Очень часто продаются под брендом (конечно, контрафакт) Samsung и пр.

Кабель noname - будем называть его CN1, 23 см. Тройной - microUSB, Lightning, Apple 30-pin. Тканевая оплётка. Толщина средняя, гибкий.

Кабель noname - будем называть его CN2, 300 см. Тканевая оплётка. Толщина средняя, гибкий.

Кабель noname - будем называть его CN3, 100 см. Тонкий, гибкий.

Кабель noname - будем называть его CN4, 100 см. Плоский, гибкий.

Кабель noname - будем называть его CN5, 80 см. Упругий.

Кабель noname - будем называть его CN6, 200 см. Тканевая оплётка. Плоский, гибкий.

Кабель noname - будем называть его CN7, 100 см. Толстый, гибкий.

Кабель noname - будем называть его CN8, 100 см. Маркировка на кабеле 26 AWG / 28 AWG.

Падение мощности

Подключим резистор и замерим мощность сразу на выходе из ЗУ - 10,2 Вт. Напряжение 5,17 В, сила тока 1,97 А.

Теперь замерим мощность на конце кабелей и сведём все результаты в диаграмму.

LG1 8,82 Вт (4,82 В, 1,83 А)
TR1 8,34 Вт (4,69 В, 1,78 А)
QC1 8,33 Вт (4,71 В, 1,77 А)
SO1 7,97 Вт (4,58 В, 1,74 А)
SO2 8,19 Вт (4,63 В, 1,77 А)
SO3 7,42 Вт (4,62 В, 1,68 А)
QC3 8,87 Вт (4,85 В, 1,83 А)
QC2 8,22 Вт (4,68 В, 1,78 А)
AS1 8,19 Вт (4,63 В, 1,77 А)
XI1 8,27 Вт (4,75 В, 1,74 А)
CN1 8,9 Вт (4,84 В, 1,84 А)
CN2 4,56 Вт (3,48 В, 1,31 А)
CN3 5,42 Вт (3,79 В, 1,43 А)
CN4 5,34 Вт (3,76 В, 1,42 А)
CN5 5,73 Вт (3,90 В, 1,47 А)
CN6 5,84 Вт (3,92 В, 1,49 А)
CN7 5,18 Вт (3,7 В, 1,4 А)
CN8 7,83 Вт (4,55 В, 1,72 А)

Итак, мы видим плохой результат у подавляющего большинства дешевых и безымянных кабелей. Только кабель CN1 удивил. Я им никогда не пользовался после покупки, просто заказал до кучи.

Теперь замерим, с какой силой тока будет заряжаться смартфон Samsung Galaxy S5 (уровень заряда 50%). Конечно, это не лабораторное исследование, но какую-то информацию даст. Контроллер заряда в устройствах работает по своему алгоритму. Тестер во всех случаях показывал выходное напряжение около 5,2 В, так что будет рассматривать только силу тока.

Результат соотносится с предыдущим тестом. Фирменные кабели показывают достойный результат. Дешевые и безымянные кабели показывают невероятно низкий результат. Например, сила тока с кабелем LG в 4,5 (!) раза больше, чем с самых плохим безымянным кабелем. Фирменные кабели Sony демонстрируют посредственный результат.

Для уточнения результата возьмём другое устройство - батарейный блок Xiaomi (практически разряжен). Посмотрим, какие результаты кабели покажут с ним.

Картина повторяется.

Качественными кабелями можно считать: LG, Xiaomi, QC1, QC2, QC3, Tronsmart, CN1. Кабели Sony и Asus показывают средний результат, для фирменных кабелей это не очень хорошо. Остальные безымянные кабели - это 90% (грубо говоря) того, что вам пытаются продать за дешево, полный хлам.

Apple Lightning

В своё обзор я не включил тест кабелей с разъёмом Apple Lightning, потому что у меня не было нужного переходника для подключения резистора. Но в реальных тестах с устройствами кабели ведут себя идентично описанному. У меня два оригинальных кабеля надорваны, как это обычно бывает с кабелями от Apple, у основания. С ними проблем нет. А вот 3 купленных кабеля в диапазоне от 2$ до 5$ показывают существенную просадку по силе тока. Один так вообще выдаёт только 0,26 А. Это не значит, что нужно бежать и покупать кабель от Apple за 20$. За 20$ и рваные у основания кабели компания Apple заслуживает только смачный плевок в лицо. Просто нужно подобрать правильный и проверенный кабель (я думаю, что на профильных форумах рекомендаций уже достаточно). А я в экстренных случаях пользуюсь вот таким переходничком за несколько центов:

Никаких проблем. В комбинации с кабелем LG заряжает iPad и iPhone не хуже оригинальных кабелей.

Выводы

Никогда не покупайте кабели не от авторитетных брендов (LG, Samsung, HTC, Lenovo и пр.), если вы чётко не знаете, что именно хотите. Кабель должен быть толстым и тугим (конечно, есть исключения - в обзоре вы ознакомились с кабелем QC1, QC2 и Xiaomi). Если у вас есть подозрение, что это подделка, например, очень низкая цена в оффлайн - просто не покупайте такой кабель.

Все другие кабели можно покупать только в том случае, если вы чётко знаете, что это кабель качественный (его кто-то тестировал). Никогда не слушайте советов консультантов: «А вот возьмите наш фирменный брендированный кабель ЕвросетьСвязнойКабель, его все берут и довольны». Пока консультант вам не покажет замеры этого кабеля тестером, его слова ничего не стоят. Никогда не ориентируйтесь на рейтинг покупателей при покупке кабелей, например, на Алиэкспресс. Если вы видите кабель Samsung с ценой 1$, несколько тысяч заказов и рейтинг покупателей 98%, то с большой долей вероятности этот кабель обычный поддельный хлам.

Если конкретизировать, то одним из самых оптимальных кабелей является кабель от LG. Его можно купить в двух расцветках оффлайн практически в любом салоне связи или онлайн (на eBay и он стоит от 2$ до 3$). Если вам нужен длинный кабель (2, 3, 5 метров), то присмотритесь к кабелям от магазина (он же )- цена немного выше обычного, но вы знаете, за что платите. Если вам нужно несколько кабелей разной длины, то покупайте наборы кабелей от Tronsmart (их в онлайн магазинах полно). Если вам нужен короткий кабель для батарейного блока, то, например, возьмите дешевый кабель от Fasttech.

P.S. Забыл написать небольшое замечание по поводу кабелей с замкнутыми контактами Data из обзора (три штуки). Эти кабели ещё могут быть интересны тем, кто заряжает устройства от ноутбука. С этими кабелями многие устройства думают, что подключены к ЗУ, а не компьютеру, и начинают потреблять ток на максимуме своего потребления. USB порты ноутбука отдадут всё, что умеют. Например, мой ноутбук ASUS с такими кабелями легко отдаёт 1,5 А, хоть в спецификациях это не значится. При этом старенький Lenovo ограничивается 0,5 А в любом случае.

P.S. II. А знаете, какой самый популярный micro-USB кабель на Aliexpress? . 96% положительных отзывов из 21004! Любые цвета. Знакомо? Да, вы не ошиблись, это кабель CN4 из обзора.

Содержание:

В наш век компьютерных технологий, смартфонов и гаджетов трудно найти такого человека, который бы не знал, что такое разъемы USB. Также практически каждый понимает и такие слова, как mini- и micro-USB разъем. Ведь подобными вещами мы пользуемся практически ежедневно, что естественно. Подобные разъемы стоят и на зарядном устройстве, и на всех периферийных устройствах компьютера.

Но что делать, если распайка отошла у основания, и нет возможности даже понять, какой цвет и на какой контакт был припаян? Вот тут уже следует применить знания, а какие, сейчас попробуем разобраться.

Распайка подобного штекера, или, иными словами, распиновка USB провода, по своей сути ничего сверхсложного в себе не несет. Разобравшись с последовательностью и цветами любой, кто может держать в руках паяльник, сможет справиться с подобной работой.

Но для начала необходимо понять, что представляет собой USB штекер.

Что такое разъем USB?

По своей сути это коннектор со множеством возможностей, начиная от USB питания до передачи сложных информационных данных. Подобный кабель заменил ранее использовавшиеся варианты соединения с компьютером (порты PS/2 и т.п.). Применяется он на сегодняшний день для всех устройств, подключаемых к персональному компьютеру, будь то мышь, флешки, принтер, камера или модем, джойстик или клавиатура - кабели USB стали действительно универсальными.

Различают три вида подобных разъемов:

• 1.1 - его предназначение - устаревшие уже периферийные устройства с возможностью передачи информации лишь в полтора мегабита в секунду. Конечно, после небольшой доработки производителем скорость передачи поднялась до 12 Мбит/сек, но с более высокоскоростными вариантами все же конкуренции он не выдержал. Еще бы, когда у компании Apple уже был разъем, поддерживающий 400 Мбит/сек. Сейчас такие виды тоже есть, но их очень мало, так как давно появились более быстрые USB провода, мини USB, да и вообще, скорость USB в жизни человека занимает особое место. Все куда-то торопятся, спешат жить, есть люди, которые практически не спят, а потому, чем быстрее скачивается информация, тем предпочтительнее коннектор, не так ли?
• 2.0. В конце прошлого века в свет вышло второе поколение подобных разъемов. Вот тут уже производитель постарался - скорость передачи выросла почти до 500 Мбит/сек. А предназначался он, в основном, для усложненных гаджетов, вроде цифровой видеокамеры.
• 3.0 - вот это уже действительно высокие технологии. Предельная скорость передачи данных в 5 Гбит/сек обеспечила этому USB разъему спрос, который практически свел на ноль первую и вторую версию. В третьей серии увеличено количество проводов до девяти против четырех. Однако сам коннектор не видоизменен, а потому с ним можно по-прежнему использовать виды первой и второй серий.

Обозначения при распиновке

Рассматривая схему распиновки, необходимо понимать все обозначения, которые на ней присутствуют. Обычно указываются:

• Вид соединителя - он может быть активным (А) и пассивным (В). Пассивным называют соединение принтера, сканера и т.п. В общем разъем, который работает только на принятие информации. Через активный возможен и прием и передача данных.
• Форма соединителя - «мама», то есть гнездо (F), и «папа» - штекер (M).
• Размеры соединителя - обычный, mini и micro.

К примеру USB AM, то есть активный штекер USB.

Располагаться провода по цветам должны следующим образом (слева направо):

• Провод красного цвета - плюсовой, постоянного напряжения в 5В. с максимальным током 500 миллиампер.
• Провод белого цвета - data-
• Провод зеленого цвета - data+
• Провод черного цвета - этот провод является общим, «землей», «минусом». Напряжения на нем нет.

А вот mini и micro разъем включают в себя 5 проводов с таким расположением:

• Провода красного, белого и зеленого цветов - расположены аналогично первому варианту.
• ID - этот провод в коннекторах «В» свободен. В «А» его необходимо замкнуть на провод черного цвета.

Иногда в разъеме может присутствовать отдельный провод без изоляции - это так называемая «масса», которая припаивается к корпусу.

По представленным схемам - здесь видна внешняя сторона. Для того, чтобы самостоятельно спаять штекер необходимо взять зеркальное отображение рисунка, и как наверное стало понятно, microUSB-распиновка нисколько не сложнее, чем у обычных USB-разъемов.

Кстати, если испорченные части кабеля предполагается использовать только для зарядки мобильных, удобнее будет, посмотрев на цвета проводов, припаять только черный и красный. Такого разъема вполне достаточно для телефона, заряжать его он будет. Что делать с остальными проводами? С ними не нужно производить никаких действий.

Здравствуйте Хабра-господа и Хабра-Дамы!
Думаю некоторым из Вас знакома ситуация:
«Автомобиль, пробка, N-ый час за рулем. Коммуникатор с запущенным навигатором уже 3-й раз пиликает об окончании заряда, несмотря на то что все время подключен к зарядке. А Вы, как на зло, абсолютно не ориентируетесь в этой части города.»
Далее, я расскажу о том, как имея в меру прямые руки, небольшой набор инструментов и немного денег соорудить универсальную (подходящую для зарядки номинальным током, как Apple, так и всех остальных устройств), автомобильную USB зарядку для Ваших гаджетов.

ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).

Автор, нафига все это?

Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно - сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.

Немного о зарядных устройствах.
Большинство зарядных устройств, которые присутствуют на рынке, я бы поделил на четыре типа:
1. Яблочные - заточенные под Apple-устройства, снабженные небольшой зарядной хитростью.
2. Обычные - ориентированные на большинство гаджетов, которым достаточно закороченных DATA+ и DATA- для потребления номинального тока заряда (тот, что заявлен на зарядном устройстве Вашего гаджета).
3. Бестолковые - у которых DATA+ и DATA- висят в воздухе. В связи с этим, Ваше устройство решает, что это USB-хаб или компьютер и не потребляет более 500 mA, что отрицательно сказывается на скорости заряда или вообще в отсутствии оного под нагрузкой.
4. Хитро%!$&е - так как внутри у них установлен микроконтроллер, который сообщает устройству, что то из разряда того, что небезызвестный герой Киплинга сообщал животным - «Мы с тобой одной крови, ты и я», проверяет оригинальность зарядки. Для всех же остальных устройств они являются ЗУ третьего типа.

Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple - устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: " Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины."

Что нам понадобится

1.Для начала, разберемся с током заряда, обычно, это 1А для смартфонов и около 2-х Ампер для планшетов (кстати мой Nexus 7, почему то из своей же зарядки не берет более 1.2А). Итого для одновременной зарядки средних планшета и смартфона нам потребуется ток 3А. Значит конвертер DC-DC, что у меня имеется в наличии вполне подойдет. Должен признать, что конвертер на 4А или 5А для данных целей подошел бы лучше, для того что бы тока хватало на 2 планшета, но компактных и недорогих решений так и не нашел, да еще и время поджимало.
Поэтому я использовал то что было:
Входное напряжение: 4-35В.
Выходное напряжение: 1.23-30В (регулируется потенциометром).
Максимальный ток на выходе: 3А.
Тип: Step Down Buck converter.

2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.

Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.

3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.

4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.

5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.

6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.

Собираем зарядку

1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:

*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.

Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.

2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.

3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).

Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате

4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:

Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:

У меня получилось так:

Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 - 5.1В.

Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.

Убедительная просьба к людям с тонкой душевной организации и прочим любителям прекрасного: «Не смотрите следующую картинку, ибо пайка кривая.»

Я смелый!

5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.

6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!

7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.

Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:

В Машине это выглядит так:

Тесты

Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.

Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).

Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.

К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно - он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).

Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.

Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.

Процесс зарядки и выводы

Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:

График усреднен и может варьироваться для разных устройств.

Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать .

Собственно тут мы и подошли к моменту почему этот топик называется: «Попыткой номер раз». Дело в том, что максимум, что у меня получилось выжать из зарядки это: 1.77А

Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck - конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.

В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.

В связи с вышесказанным было решено оставить эту зарядку как есть и собрать новую, полностью своими руками, на базе более мощного конвертора LM2678,
который в перспективе, сможет «накормить» два планшета и смартфон одновременно (5А на выходе). Но об этом уже в следующий раз!

Android.

Добавить метки

Создание своими руками солнечной USB зарядки для телефона — один из самых интересных и полезных проектов на . Сделать самодельное зарядное устройство не слишком сложно — необходимые компоненты не очень дорогие и их легко достать. Солнечные зарядные USB устройства идеально подходят для зарядки небольших устройств, например, телефона.

Слабым местом всех самодельных солнечных зарядок являются аккумуляторы. Большинство собираются на базе стандартных никель-металл-гидридных аккумуляторов — дешёвых, доступных и безопасных в эксплуатации. Но к сожалению у NiMH аккумуляторов слишком низкие напряжение и ёмкость, чтобы их можно было серьёзно рассматривать в качестве , энергопотребление которых с каждым годом только растёт.

Например, аккумулятор iPhone 4 на 2000 мА*ч ещё можно полностью перезарядить от самодельной солнечной зарядки с двумя или четырьмя аккумуляторами АА, но вот iPad 2 оснащён аккумулятором на 6000 мА*ч, который уже не так просто перезарядить с помощью подобного зарядного устройства.

Решением данной проблемы является замена никель-металл-гидридных аккумуляторов на литиевые.

Из этой инструкции вы узнаете, как своими руками сделать солнечную USB зарядку с литиевым аккумулятором. Во-первых, по сравнению с это самодельное зарядное устройство обойдётся вам очень дёшево. Во-вторых, собрать его очень просто. И самое главное — эта литиевая USB зарядка безопасна при эксплуатации.

Шаг 1: Необходимые компоненты для сборки солнечной USB зарядки.

Электронные компоненты:

• Солнечная батарея на 5 В или выше
• Литий-ионный аккумулятор на 3,7 В
• Контроллер зарядки литий-ионного аккумулятора
• Повышающая USB схема постоянного тока
• Разъём 2,5 мм с креплением на панель
• Разъём 2,5 мм с проводом
• Диод 1N4001
• Провод

Конструкционные материалы:

• Изолента
• Термоусадочные трубки
• Двухсторонняя лента из пеноматериала
• Припой
• Жестяная коробка (или другой корпус)

Инструменты:

• Паяльник
• Пистолет для склеивания горячим клеем
• Дрель
• Дремель (не обязателен, но желателен)
• Кусачки
• Инструмент для зачистки проводов
• Помощь друга

В этом руководстве рассказывается как сделать зарядное устройство для телефона на солнечной энергии. Вы можете отказаться от использования солнечных батарей и ограничиться только изготовлением обычной USB зарядки на литий-ионных аккумуляторах.

Большинство компонентов для этого проекта можно купить в интернет магазинах электроники, но повышающую USB схему постоянного тока и контроллер заряда литий-ионного аккумулятора найти будет не так просто. Далее в этом руководстве я расскажу, где можно достать большинство необходимых компонентов и для чего каждый из них нужен. Исходя из этого вы сами решите какой вариант вам лучше всего подходит.

Шаг 2: Преимущества зарядных устройств с литиевыми аккумуляторами.

Может быть вы не догадываетесь, но скорей всего литий-ионный аккумулятор прямо сейчас лежит у вас в кармане или на столе, а может и в вашем кошельке или . В большинстве современных электронных устройств используются литий-ионные аккумуляторы, характеризующиеся большой ёмкостью и напряжением. Их можно перезаряжать множество раз. Большинство аккумуляторов формата АА по химическому составу являются никель-металл-гидридными и не могут похвастаться высокими техническими характеристиками.

С химической точки зрения разница между стандартным никель-металл-гидридным аккумулятором АА и литий-ионным аккумулятором заключается в химических элементах, содержащихся внутри элемента питания. Если вы посмотрите на периодическую таблицу элементов Менделеева, то увидите, что литий находится в левом углу рядом с самыми химически активными элементами. А вот никель расположен в середине таблицы рядом с химически неактивными элементами. Литий обладает такой высокой химической активностью из-за того, что у него только один валентный электрон.

И как раз именно по этой причине на литий много нареканий — иногда он может выходить из-под контроля из-за своей высокой химической активности. Несколько лет назад компания Sony, лидер в производстве аккумуляторов для ноутбуков, изготовила партию некачественных аккумуляторов для ноутбуков, некоторые из которых самопроизвольно возгорались.

Именно поэтому при работе с литий-ионными аккумуляторами мы должны придерживаться определенных мер предосторожности — очень точно поддерживать напряжение во время зарядки. В этой инструкции используются аккумуляторы на 3,7 В, которые требуют заряжающего напряжения 4,2 В. При превышении или уменьшении этого напряжения химическая реакция может выйти из-под контроля со всеми вытекающими последствиями.

Вот почему при работе с литиевыми батареями необходимо проявлять предельную осторожность. Если обращаться с ними осторожно, то они достаточно безопасны. Но если вы будете делать с ними недопустимые вещи, то это может привести к большим неприятностям. Поэтому их следует эксплуатировать только строго по инструкции.

Шаг 3: Выбор контроллера заряда литий-ионного аккумулятора.

Из-за высокой химической реактивности литиевых аккумуляторов вы должны быть на сто процентов уверены, что схема контроля напряжения заряда вас не подведёт.

Хотя можно изготовить собственную схему контроля напряжения, но лучше просто купить уже готовую схему, в работоспособности которой вы будете уверены. На выбор доступны несколько схем контроля заряда.

На данный момент Adafruit выпускает уже второе поколение контроллеров заряда для литиевых аккумуляторов с несколькими доступными значениями входящего напряжения. Это весьма неплохие контроллеры, но у них слишком большой размер. Вряд ли на их базе получится собрать компактное зарядное устройство.

В интернете можно купить небольшие модули контроллеров зарядки литиевых аккумуляторов, которые и используются в данном руководстве. На базе этих контроллеров я также собрал множество других . Они мне нравятся за компактность, простоту и наличие светодиодной индикации заряда аккумулятора. Как и в случае с Adafruit, при отсутствии солнца литиевый аккумулятор можно зарядить через USB порт контроллера. Возможность зарядки через USB порт является крайне полезной опцией для любого зарядного устройства на солнечных батареях.

Независимо от того, какой контроллер вы выбрали, вы должны знать как он работает и как его правильно эксплуатировать.

Шаг 4: USB порт.

Через USB порт можно заряжать большинство современных устройств. Это стандарт во всём мире. Почему бы просто не подключить USB порт напрямую к аккумулятору? Зачем нужна специальная схема для зарядки через USB?

Проблема заключается в том, что по стандарту USB напряжение составляет 5 В, а литий-ионные аккумуляторы, которые мы будем использовать в данном проекте, имеют напряжение всего 3,7 В. Поэтому нам придётся воспользоваться повышающей USB схемой постоянного тока, которая увеличивает напряжение до достаточного для зарядки различных устройств. В большинстве коммерческих и самодельных USB зарядок, наоборот, используются понижающие схемы, так как они собираются на базе аккумуляторов на 6 и 9 В. Схемы с понижением напряжения более сложные, поэтому в солнечных зарядных устройствах их лучше не применять.

Схема, которая применяется в данной инструкции, была выбрана в результате длительного тестирования различных вариантов. Она практически идентична схеме Minityboost Adafruit, но стоит дешевле.

Конечно вы можете купить онлайн недорогое зарядное USB устройство и разобрать его, но нам нужна схема, преобразующая 3 В (напряжение двух батареек АА) в 5 В (напряжение на USB). Разборка обычной или автомобильной USB зарядки ничего не даст, так как их схемы работают на понижение напряжения, а нам наоборот нужно повышать напряжение.

Кроме того следует учесть, что схема Mintyboost и используемая в проекте схема способны работать с гаджетами Apple, в отличии от большинства других зарядных USB устройств. Устройства от Apple проверяют информационные пины на USB, чтобы знать куда они подключены. Если гаджет Apple определит, что информационные пины не работают, то он откажется заряжаться. У большинства других гаджетов такая проверка отсутствует. Поверьте мне — я перепробовал множество дешёвых схем зарядки с интернет-аукциона eBay — ни от одной из них мне не удалось зарядить свой айфон. Вы же не хотите, чтобы от вашей самодельной USB зарядки нельзя было заряжать гаджеты Apple.

Шаг 5: Выбор аккумулятора.

Если вы немного погуглите, то обнаружите огромный разных размеров, ёмкостей, напряжений и стоимости. Поначалу во всём этом многообразии будет несложно запутаться.

Для нашего зарядного устройства мы будет использовать литий-полимерный (Li-Po) аккумулятор на 3,7 В, который очень напоминает аккумулятор для айпода или мобильного телефона. Действительно, нам нужен аккумулятор исключительно на 3,7 В, так как схема зарядки рассчитана именно на это напряжение.

То, что аккумулятор должен быть оснащён встроенной защитой от перезаряда и переразряда, даже не обсуждается. Обычно эта защита называется «PCB protection» («схема защиты»). Поищите по этим ключевым словам на интернет-аукционе eBay. Из себя она представляет всего лишь небольшую печатную плату с чипом, которая защищает аккумулятор от чрезмерного заряда и разряда.

При выборе литий-ионного аккумулятора смотрите не только на его ёмкость, но и на его физический размер, который преимущественно зависит от выбранного вами корпуса. В качестве корпуса у меня выступила жестяная коробка Altoids, так что я был ограничен в выборе аккумулятора. Я сначала думал купить аккумулятор на 4400 мА*ч, но из-за его больших размеров мне пришлось ограничиться аккумулятором на 2000 мА*ч.

Шаг 6: Подсоединение солнечной батареи.

Если вы не собираетесь делать зарядное устройство с возможностью подзарядки от солнца, то можете пропустить этот этап.

В этом руководстве используется солнечная батарея в жестком пластиковом корпусе на 5,5 В и 320 мА. Вам подойдет любая большая солнечная батарея. Для зарядного устройства лучше всего выбирать батарею, рассчитанную на напряжение 5 - 6 В.

Возьмите провод за кончик, разделите его на две части и немного зачистите концы. Провод с белой полоской отрицательный, а полностью чёрный провод — положительный.

Припаяйте провода к соответствующим контактам с обратной стороны солнечной батареи.

Закройте места пайки с помощью изоленты или горячего клея. Это защитит их и поможет снизить нагрузку на провода.

Шаг 7: Сверлим жестяную коробку или корпус.

Так как в качестве корпуса я использовал жестяную коробку Altoids, то мне пришлось немного поработать дрелью. Кроме дрели нам понадобится ещё и такой инструмент, как дремель.

Перед тем, как начать работу с жестяной коробкой, сложите в неё все компоненты, чтобы убедиться на практике, что она вам подходит. Продумайте, как лучше всего в ней разместить компоненты, и только потом сверлите. Места расположения компонентов можете обозначить маркером.

После обозначение мест можете приниматься за работу.

Вывести USB порт можно несколькими способами: сделать небольшой надрез прямо вверху на коробке или же сбоку на коробке просверлить отверстие соответствующего размера. Я решил сделать отверстие сбоку.

Сначала приложите USB порт к коробке и обозначьте его место. Внутри обозначенной области просверлите дрелью два или больше отверстий.

Зашлифуйте отверстие дремелем. Обязательно соблюдайте технику безопасности, чтобы не травмировать пальцы. Ни в коем случае не держите коробку в руках — зажмите её в тиски.

Просверлите отверстие диаметром 2,5 мм для USB порта. При необходимости расширьте его с помощью дремеля. Если вы не планируете устанавливать солнечную батарею, то в отверстии 2,5 мм нет необходимости!

Шаг 8: Подключение контроллера зарядки.

Одна из причин, по которой я выбрал этот компактный контроллер зарядки, это его высокая надёжность. У него четыре контактные площадки: две впереди рядом с портом mini-USB, куда подаётся постоянное напряжение (в нашем случае от солнечных батарей), и две сзади для аккумулятора.

Чтобы подключить разъём 2,5 мм к контроллеру зарядки, необходимо подпаять два проводка и диод от разъёма к контроллеру. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Зафиксируйте диод 1N4001, контроллер зарядки и разъём 2,5 мм. Расположите разъём перед собой. Если смотреть на него слева направо, то левый контакт будет отрицательным, средний — положительным, а правый вообще не используется.

Один конец проводка припаяйте к отрицательной ножке разъёма, а другой к отрицательному контакту на плате. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Ещё один проводок припаяйте к ножке диода, рядом с которой нанесена метка. Припаивайте его как можно ближе к основанию диода, чтобы сэкономить побольше свободного места. Припаяйте другую сторону диода (без метки) к средней ножке разъёма. Опять же, постарайтесь припаять максимально близко к основанию диода. И в завершение подпаяйте проводок к положительному контакту на плате. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Шаг 9: Подключение аккумулятора и USB схемы.

На данном этапе потребуется всего лишь подпаять четыре дополнительных контакта.

Нужно подсоединить аккумулятор и USB схему к плате контроллера зарядки.

Сначала отрежьте несколько проводков. Подпаяйте их к положительным и отрицательным контактам на USB схеме, которые расположены на нижней стороне платы.

После этого соедините вместе эти проводки с проводками, идущими от литий-ионного аккумулятора. Убедитесь, что вы соединили вместе отрицательные проводки и соединили вместе положительные проводки. Напоминаю, что красные провода у нас положительные, а чёрные — отрицательные.

После того, как вы скрутили проводки вместе, приварите их к контактам на аккумуляторе, которые находятся на обратной стороне платы контроллера зарядки. Перед пайкой проводки желательно продеть в отверстия.

Теперь можно поздравить вас — вы на 100% справились с электрической частью этого проекта и можете немного расслабиться.

На этом этапе неплохой идеей будет проверить работоспособность схемы. Так как все электрические компоненты подсоединены, то всё должно работать. Попробуйте зарядить айпод или любой другой гаджет, оснащённый USB портом. Устройство не будет заряжаться, если аккумулятор разряжен или неисправен. Кроме того поместите зарядное устройство на солнце и посмотрите будет ли заряжаться аккумулятор от солнечной батареи — при этом должен загореться маленький красный светодиод на плате контроллера зарядки. Также вы можете зарядить аккумулятор через mini-USB кабель.

Шаг 10: Электрическая изоляция всех компонентов.

Перед тем, как разместить все электронные компоненты в жестяной коробкой, мы должны быть уверены, что она не сможет стать причиной короткого замыкания. Если у вас пластиковый или деревянный корпус, то пропустите этот этап.

На дне и по бокам жестяной коробки наклейте несколько полос изоленты. Именно в этих местах будет находиться USB схема и контроллер зарядки. На фотографиях видно, что контроллер зарядки у меня остался незакреплённым.

Постарайтесь тщательно всё заизолировать, чтобы не произошло короткого замыкания. Перед тем, как наносить горячий клей или наматывать изоленту, убедитесь в прочности пайки.

Шаг 11: Размещение электронных компонентов в корпусе.

Так как 2,5 миллиметровый разъём необходимо закрепить с помощью болтов, то разместите его в первую очередь.

На моей USB схеме сбоку имелся переключатель. Если у вас такая же схема, то сначала проверьте работает ли переключатель, который нужен для включения и отключения «режима зарядки».

И наконец нужно закрепить аккумулятор. С этой целью лучше использовать не горячий клей, а несколько кусочков двустороннего скотча или изоленты.

Шаг 12: Эксплуатация самодельного зарядного устройства на солнечных батареях.

В завершение поговорим о правильной эксплуатации самодельной USB зарядки.

Заряжать аккумулятор можно через mini-USB порт или от солнца. Красный светодиод на плате контроллера зарядки указывает на процесс зарядки, а синий на полностью заряженный аккумулятор.

Многие юзеры наверняка еще помнят те «древние» времена, когда устройств, которые заряжались через USB-порты компьютеров или ноутбуков, было совсем немного. У большинства это был только iPod (ну, или другой плеер из похожих).

Чуть позже через USB уже можно было заряжать и некоторые смартфоны. Зато теперь «некоторые» превратились во «все», плюс к ним добавились еще всякие 3G-роутеры, фитнес-трекеры, портативные колонки и уйма других гаджетов, каждый из которых без регулярных подключений к USB в буквальном смысле жить не может.

Но не смотря на приход в мир аж целой Windows 10, с USB старая проблема как была так и осталась: как только комп или ноут выключается или переходит в спящий режим, его USB-порты тоже перестают «давать ток» и ничего уже не заряжают. Правда, выпускались раньше и сейчас выпускаются Windows-нотбуки, у которых USB-порты продолжают функционировать и в спящем режиме, но, как показывает практика, знают о них не все пользователи.

Потому юзеры в большинстве своем, продолжая практиковать «дедовский» метод зарядки через USB, просто оставляют компы включенными каждый раз, когда требуется зарядить смартфон или какой-нибудь другой мобильный девайс. Способ, конечно, проверенный временем и эффективный, но, к сожалению, не самый удобный и очень неэкономный в плане расхода электроэнергии (в том числе и той, которую приходится в таких случаях вытягивать из аккума ноутбука).

В этой связи, напоминаем, как заряжать мобильную электронику через USB-порт выключенного Windows компьютера, точнее как настроить свой комп так, чтобы он и в спящем режиме подавал энергию на свои USB-порты.

И прежде, чем что-то настраивать, в обязательном порядке проводим мини-ревизию имеющихся в наличии USB-портов на предмет убедиться, что среди них присутсвуют те, которые настроены на работу в режиме зарядника при выключенном компьютере. Если у вашего компа (точнее у материнской платы) предусмотрена такая функция, то эти так называемые charge-friendly USB производитель машины должен был раскрасить в заметный желтый цвет.

А чтобы изменить настройки питания USB-порта, заходим в «Диспетчер устройств » и там — в раздел «Контроллеры USB «. В открывшемся списке находим строку «Корневой USB концентратор «.

Скорее всего, их будет несколько, однако вам нужны только те, рядом с названиями которых в скобочках указано (xHCI) . Это порты USB 3.0. Кликаем правой кнопкой мыши по одному из них и в появившемся меню жмем «Свойства «. Далее переходим во вкладку «Управление электропитанием «, отключаем опцию (снимаем галочку) «Разрешить отключение этого устройства для экономии энергии » и жмем ОК .

Теперь даже при выключенном компьютере можете заряжать через этот USB разные мобильные устройства. Если одного мало, то попробуйте подключить второй (если он есть). Но вполне возможно, что придется ограничится только одним, так как нельзя в такой способ включить режим зарядника сразу всех USB. Более того, на иногда опция зарядки через USB при выключенном компе так просто может и не активироваться (не будет вдаваться в подробности, почему так случается). Но описанный способ чаще всего работает.